- Material Necessário
- Diagrama de circuito
- Retransmissão:
- Calculando a temperatura usando termistor:
- Código Arduino
- Funcionamento do sistema de automação residencial com temperatura controlada:
Suponha que você está sentado em uma sala sentindo frio e deseja que seu aquecedor seja ligado automaticamente e, em seguida, desligado após algum tempo quando a temperatura ambiente aumentar, então este projeto o ajudará a controlar seus eletrodomésticos automaticamente de acordo com a temperatura. Aqui, estamos controlando os aparelhos domésticos de CA com Arduino com base na temperatura. Aqui usamos termistor para ler a temperatura. Já conectamos o termistor com o Arduino e exibimos a temperatura no LCD.
Neste tutorial, conectaremos um dispositivo AC com Relay e faremos um sistema de automação residencial com temperatura controlada usando Arduino. Ele também mostra a temperatura e o status do aparelho no display LCD 16 * 2 conectado ao circuito.
Material Necessário
- Arduino UNO
- Relé (5v)
- Visor LCD 16 * 2
- Lâmpada (CFL)
- Termistor NTC 10k
- Fios de conexão
- Resistores (1k e 10k ohms)
- Potenciômetro (10k)
Diagrama de circuito
Este sistema de automação residencial baseado em temperatura consiste em vários componentes como placa Arduino, display LCD, relé e termistor. O funcionamento depende principalmente do relé e do termistor conforme a temperatura aumenta, o relé será ligado e se a temperatura cair abaixo do valor predefinido, o relé será desligado. O eletrodoméstico conectado ao Relay também liga e desliga de acordo. Aqui, usamos uma lâmpada CFL como aparelho AC. Todo o processo de acionamento e a configuração do valor da temperatura são executados pela placa Arduino programada. Também nos dá detalhes sobre a mudança de temperatura a cada meio segundo e o status do aparelho na tela LCD.
Retransmissão:
O relé é um interruptor eletromagnético controlado por uma pequena corrente e usado para ligar e desligar uma corrente relativamente muito maior. Significa que, aplicando uma pequena corrente, podemos ligar o relé, o que permite que uma corrente muito maior flua. Um relé é um bom exemplo de controle de dispositivos CA (corrente alternada), usando uma corrente CC muito menor. O relé comumente usado é o relé de lance duplo de pólo único (SPDT), ele tem cinco terminais como abaixo:
Quando não há tensão aplicada à bobina, COM (comum) é conectado a NC (contato normalmente fechado). Quando há alguma tensão aplicada na bobina, o campo eletromagnético produzido, que atrai a Armadura (alavanca conectada à mola), e COM e NO (contato normalmente aberto) são conectados, o que permite que uma corrente maior flua. Os relés estão disponíveis em várias classificações, aqui usamos um relé de tensão de operação de 5 V, que permite o fluxo de corrente 7A-250VAC.
O relé é configurado usando um pequeno circuito Driver que consiste em um Transistor, Diodo e um resistor. O transistor é usado para amplificar a corrente de forma que a corrente total (da fonte DC - bateria de 9 V) possa fluir através de uma bobina para energizá-la totalmente. O resistor é usado para fornecer polarização ao transistor. E o diodo é usado para prevenir o fluxo de corrente reversa, quando o transistor é desligado. Cada bobina indutora produz EMF igual e oposta quando desligada repentinamente, isso pode causar danos permanentes aos componentes, então o diodo deve ser usado para prevenir corrente reversa. Um módulo de relé está facilmente disponível no mercado com todos os seus circuitos de driver na placa ou você pode criá-lo usando os componentes acima. Aqui nós usamos o módulo de relé 5V
Calculando a temperatura usando termistor:
Sabemos do circuito divisor de tensão que:
V out = (V in * Rt) / (R + Rt)
Portanto, o valor de Rt será:
Rt = R (Vin / Vout) - 1
Aqui Rt será a resistência do termistor (Rt) e R será o resistor de 10k ohm.
Esta equação é usada para o cálculo da resistência do termistor a partir do valor medido da tensão de saída Vo. Podemos obter o valor da Voltagem Vout do valor ADC no pino A0 do Arduino, conforme mostrado no código do Arduino fornecido abaixo.
Cálculo da temperatura a partir da resistência do termistor
Matematicamente, a resistência do termistor só pode ser calculada com a ajuda da equação de Stein-Hart.
T = 1 / (A + B * ln (Rt) + C * ln (Rt) 3)
Onde, A, B e C são as constantes, Rt é a resistência do termistor e ln representa o log.
O valor constante para o termistor usado no projeto é A = 1,009249522 × 10 −3, B = 2,378405444 × 10 −4, C = 2,019202697 × 10 −7. Esses valores constantes podem ser obtidos com a calculadora, inserindo os três valores de resistência do termistor em três temperaturas diferentes. Você pode obter esses valores constantes diretamente da folha de dados do termistor ou pode obter três valores de resistência em temperaturas diferentes e obter os valores constantes usando a calculadora fornecida.
Portanto, para calcular a temperatura, precisamos apenas do valor da resistência do termistor. Após obter o valor de Rt do cálculo dado acima, coloque os valores na equação de Stein-hart e obteremos o valor da temperatura na unidade Kelvin. Como existe uma pequena alteração na tensão de saída causa alteração na temperatura.
Código Arduino
O código Arduino completo para estes aparelhos domésticos com temperatura controlada é fornecido no final deste artigo. Aqui explicamos algumas partes dele.
Para realizar a operação matemática, usamos o arquivo de cabeçalho “#include
#incluir
Para configurar o relé (como uma saída) e o LCD no momento do início, temos que escrever o código na parte de configuração do vazio
Configuração de vazio () {lcd.begin (16,2); lcd.clear (); pinMode (RELAY, OUTPUT); }
Para o cálculo da temperatura pela equação de Stein-Hart usando a resistência elétrica do termistor, realizamos algumas equações matemáticas simples no código, conforme explicado no cálculo acima:
float a = 1.009249522e-03, b = 2.378405444e-04, c = 2.019202697e-07; float T, logRt, Tf, Tc; termistor flutuante (int Vo) {logRt = log (10000,0 * ((1024,0 / Vo-1))); T = (1,0 / (a + b * logRt + c * logRt * logRt * logRt)); // Obtemos o valor da temperatura em Kelvin a partir desta equação de Stein-Hart Tc = T - 273,15; // Converter Kelvin em Celsius Tf = (Tc * 1.8) + 32.0; // Converte Kelvin para Fahrenheit return T; }
No código abaixo a função termistor está lendo o valor do pino analógico do Arduino e imprime o valor da temperatura realizando a operação matemática
lcd.print ((Termistor (analogRead (0))));
E esse valor é obtido pela função de termistor e, em seguida, o cálculo é iniciado a impressão
termistor flutuante (int Vo)
Temos que escrever o código para a condição de ligar e desligar a luz de acordo com a temperatura, conforme definimos o valor da temperatura, como se a temperatura aumentar mais de 28 graus Celsius as luzes se acenderão se menos as luzes permanecerem apagadas. Portanto, sempre que a temperatura ultrapassar 28 graus, precisamos aumentar o pino do RELAY (PIN 8) para ligar o módulo do relé. E quando a temperatura cai abaixo de 28 graus, precisamos deixar o pino RELAY baixo para desligar o Módulo de Relé.
if (Tc> 28) digitalWrite (RELAY, HIGH), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Status da luz: ON"), atraso (500); else if (Tc <28) digitalWrite (RELAY, LOW), lcd.setCursor (0,1), lcd.print ("Status da luz: OFF"), atraso (500);
Funcionamento do sistema de automação residencial com temperatura controlada:
Para fornecer a alimentação ao Arduino, você pode ligá-lo via USB ao seu laptop ou conectar um adaptador 12v. Um LCD é conectado com o Arduino para exibir os valores de temperatura, o termistor e o relé são conectados conforme o diagrama de circuito. O pino analógico (A0) é usado para verificar a tensão do pino do termistor a cada momento e após o cálculo usando a equação de Stein-Hart através do código do Arduino podemos obter a temperatura e exibi-la no LCD em graus Celsius e Fahrenheit.
À medida que a temperatura aumenta mais de 28 graus Celsius, o Arduino torna o módulo de relé ligado tornando o pino 8 ALTO (onde o módulo de relé está conectado) quando a temperatura cai abaixo de 28 graus, o Arduino desliga o módulo de relé tornando o pino BAIXO. A lâmpada CFL também liga e desliga de acordo com o módulo de relé.
Este sistema pode ser muito útil em projetos de Ventilador controlado por temperatura e controlador automático de temperatura AC.
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